Le CEA (Commissariat à l’Energie Atomique et aux énergies alternatives) est l’un des plus importants centres de recherche français. Le site de Gramat est le centre de référence de la Défense en vulnérabilité des systèmes et des infrastructures. L’équipe de recherche du LAAS-CNRS, Optical And Smart Integrated Sensors, à Toulouse est l’une des équipes les plus avancées au monde dans la conception de capteurs interférométriques intégrés dit à réinjection optique (Optical Feedback Interferometry - OFI).
Ces capteurs simples et compacts couvrent un vaste domaine de mesures : vibration, vitesse, distance, etc. et plus récemment la mesure de variation de pression dans le domaine acoustique mais également dans des gammes de pression plus élevées comme on en rencontre dans le cas d’explosions. Dans le cadre d’une collaboration entre le LAAS-CNRS et le CEA, un capteur par réinjection optique pour l’observation d’onde de choc a été évaluée et un modèle acousto-optique a été développé.

Les premiers essais ont démontré à la fois le fort potentiel de cette technologie et les trois difficultés suivantes: l’absence de déport de la mesure par fibre optique, une bande passante globale un peu limitée et suivant les niveaux de pression une résolution limitée. L’objectif de cette thèse est le développement d’un nouveau capteur dont le laser sera conçu pour fonctionner avec un déport en fibre optique et avec une bande passante approchant le GHz. L’effet de réinjection optique est très différent de ce qui a pu être fait par le passé et la bande passante demandé repoussera grandement les limites actuelles. En parallèle, le doctorant devra améliorer la résolution du capteur soit en agissant sur sa conception pour avoir accès à la phase du signal de mesure soit via un traitement du signal innovant. Les incertitudes de mesure seront également évaluées. La mise en œuvre du futur prototype sur des campagnes de mesures et le traitement de données acquises au CEA-Gramat en seront l’aboutissement.

Le déroulement de la thèse proposée est dans un premier temps de s'approprier la technologie de réinjection optique et les précédents résultats. Pour déporter la mesure, une étude théorique pour choisir le meilleur laser et la meilleur fibre optique sera menée. Une étude parallèle portera sur les solutions pour améliorer les la résolution du capteur. Après des essais de laboratoire au LAAS-CNRS pour valider par partie le capteur, des expériences maitrisées intermédiaires seront réalisées au tube à choc du CEA Gramat avant une démonstration expérimentale en conditions réelles sur une dalle d’essais.